转Pi9抗稻瘟病基因水稻株系的比较转录组分析

• 作者: 李利华 李莘 王岚岚 田旭丹 瞿绍洪 袁正杰 许赵蒙 高晓庆
• 来源期刊: 中国水稻科学
• 学科: 农学
• 关键词: 水稻稻瘟病 转录组 抗病基因 植物激素 次生代谢
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 245-255
• 页数: 11页
• 分类号: S435.111.4+1|S511.034
• 字数: 8143字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9126

摘要

[目的]在转录水平上解析Pi9基因介导的稻瘟病抗性调控机理,为培育抗病水稻品种提供理论依据.[方法]向水稻品种日本晴(NPB)及其转Pi9抗稻瘟病基因株系(NPB/Pi9)接种稻瘟菌.分别于接种后0 h、12 h、24 h、36 h提取叶组织样品,选取12503个水稻基因定制基因芯片,进行水稻基因转录组分析,并通过qRT-PCR对部分差异表达基因进行验证.[结果]NPB/Pi9在接种后12 h、24 h和36 h的基因表达量分别与其接种0 h表达量比较,共检测到7754个差异表达基因;相应地,感病水稻NPB在以上时间点共检测到7385个差异表达基因;在接种后36 h,NPB/Pi9的差异表达基因数目显著多于NPB.比较NPB/Pi9和NPB相同时间点的基因表达量,共获得4065个差异表达基因,其中接种后36 h的差异表达基因显著多于接种后0 h、12 h或24 h.因此,NPB/Pi9的稻瘟病防御反应更强烈.对NPB/Pi9与NPB相同时间点的差异表达基因进行GO和KEGG分析,细胞外区域、植物对刺激应答、转录调控、氧化还原、离子结合、次生代谢和植物激素相关的GO分类在接种后呈显著富集,苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和植物激素信号途径的KEGG通路在接种后显著富集.与效应分子触发的免疫反应(ETI)相关的水杨酸信号途径、几丁质酶,以及与病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)相关的胞外区域、对刺激的应答、木质素合成等,均在抗感水稻之间差异表达.而且PTI/ETI共有的WRKY转录因子、MAPK激酶、茉莉酸和乙烯信号途径等发生差异表达.综上所述,NPB/Pi9和NPB的差异表达模式与ETI和PTI相关,两者相互联系并在Pi9介导的稻瘟病抗性中发挥作用.[结论]与日本晴比较,抗病基因型NPB/Pi9对稻瘟病防御反应更强烈.转录因子、激酶、NBS-LRR基因、几丁质酶、水杨酸、茉莉酸和乙烯信号途径,以及植物次生代谢在Pi9介导的稻瘟病抗病反应中发挥重要作用.